低曝光视频增强技术研究

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1、低曝光视频增强技术研究ResearchonTechniquesofUnderexposedVideoEnhancement学科专业：计算机科学与技术研究生：张聿指导教师：刘世光教授天津大学计算机科学与技术学院二零一七年十二月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示

2、了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要在日常生活中，人们拍摄视频时由于场景光照不足，拍摄设备设置、拍摄角度等问题，视频质量可能会退化，实际得到的视频可能会出

3、现低曝光的现象。在这种情况下，对视频进行色调调整、模式识别等操作就会受到影响，必须通过有效的方法对低曝光视频进行增强。视频增强技术可以使低曝光视频中的细节显示出来，有效的改进视频的质量，为视频的后期处理提供保证。然而以前的视频增强算法不能保证视频的细节信息，例如视频场景中的边界会弱化、视频未能均匀曝光等。本文针对不同类型的低曝光视频，提出不同的曝光增强算法，可以使视频均匀曝光，同时保证视频的细节。针对低曝光视频增强过程中的细节保持问题，本文提出了一种基于优化权重的曝光融合算法，可以使低曝光视频均匀曝光，并且同时保证视频

4、的细节。为了解决以前图像融合方法中不能很好的保持图像细节的问题，本文结合两类图像融合的方法，提出一种基于最优权重融合的方法，在以前融合方法的基础上，加入最优权重值，可以更好的估计每一个像素对最终视频帧的贡献程度，以保障视频帧的细节。在进行视频时空一致性保持时，我们引入光流法计算相邻视频帧之间的相关性，将已经进行融合后的视频帧的颜色信息传播到其他未被增强的视频帧中，最终得到完整的增强后的视频。针对不均匀亮度的低曝光视频增强中曝光均匀性保持的问题，本文提出了一种基于分区曝光融合的视频增强算法，可以使不均匀亮度视频均匀曝光并

5、更好的保持视频的自然性。为了解决使用全局色调映射函数可能会造成不均匀曝光的问题，我们提出一种分区曝光融合的方法进行视频帧增强，将分区曝光法与图像融合结合起来进行视频帧增强，可以保证均匀曝光，同时更好地保持视频帧的自然性。为了保证视频的时空一致性，我们提出一种将曝光分区与距离度量结合起来的方法进行帧间颜色传播，在处理不均匀亮度视频时可以更准确地进行相邻帧之间的匹配。实验结果证明，相比于目前的视频增强算法，我们的方法可以使不均匀亮度视频均匀曝光并且更好的保持视频的时空一致性。关键词：低曝光视频增强，优化权重，不均匀亮度视频

6、，分区曝光融合，自然性保持IABSTRACTIndailylife,photographydevicesmaycapturevideoswithpoorqualitybecauseoflowlight-levelphotographicenvironment,cameraparametersetting,etc.Duetothelowvisibility,theseunderexposedvideosusuallyfailtopresentvisuallypleasingbrowsing.Videoenhancemen

7、tisusedtorevealhiddendetailsinunderexposedvideosandimprovevideoquality,whichcancontributetovideopostprocessing.Previousworktypicallyreliesonasingleheuristictonemappingcurvetoexpandthedynamicrange,whichinevitablyleadstounevenexposureandvisualartifactsonboundaries

8、.Tosolvetheseproblems,wepresenttwodifferentvideoenhancementmethodstoenhancetwodifferentunderexposedvideoforms.Firstly,wepresentadetail-preservingunderexposedvideoenha